中华放射医学与防护杂志  2017, Vol. 37 Issue (4): 302-305   PDF    
移动CT头部扫描辐射剂量场的空间分布
张金戈, 彭婉琳, 李真林, 夏春潮, 蒲进     
610041 成都 四川大学华西医院放射科
[摘要] 目的 初步探究移动CT在进行头部扫描时产生的杂散辐射在空间中的分布,以期为移动CT的辐射防护提供科学依据。 方法 选择CareTom移动式多排CT头部序列进行单次扫描,用TLD(LiF:Mg,Cu,P)型热释光探测器测得辐射剂量值,并用Matlab软件绘制出辐射剂量场的空间分布。 结果 移动CT前方的辐射剂量稍高于后方,周围空间辐射剂量场则大致呈从前向后的“倒三角”形分布。最大数值出现在中心水平层面,移动CT正前方距离扫描孔中心最近的测量点(距中心0.5 m),为0.255 mGy。 结论 移动CT头部扫描产生的杂散辐射剂量较低,但为了避免长期低剂量辐射的损伤,检查技师和其他医护人员应尽量站在移动CT机的侧面和后方2 m以外的地方,并在扫描时尽可能地配置放射防护装备。
[关键词] 移动CT     头部扫描     辐射剂量场    
Spatial distribution of radiation dose field from mobile CT head scanning
Zhang Jinge, Peng Wanlin, Li Zhenlin, Xia Chunchao, Pu Jin     
Radiology Department, West China Hospital of Sichuan University, Chengdu 610041, China
Corresponding author: Li Zhenlin, Email:lzlcd01@126.com
[Abstract] Objective To identify the spatial distribution of stray radiation from mobile CT head scanning for the purpose of radiation protection. Methods The head series of CareTom mobile CT were scanned and the radiation dose was measured using TLD (LiF: Mg, Cu, P). The isodose maps of radiation dose field were plotted using Matlab software. Results Radiation dose in the front of the mobile CT was slightly higher than that in the back. The maximum value of 0.255 mGy was found to be at 0.5 m from the scanning hole center. Conclusions The stray radiation dose from mobile CT head scanning was relatively low. However in order to avoid the damage to the operators and other medical workers from long-term low dose exposure, it should keep 2 m away from mobile CT, beside or behind, when in operation.
[Key words] Mobile CT     Head scanning     Radiation dose field    

随着多层螺旋CT在临床上的广泛应用,CT检查所产生的辐射危害也逐渐受到广大研究人员和公众的关注[1]。由于移动CT设备相比于常规CT设备具有体积小巧、可移动、可充电的优点,能够胜任床旁CT检查的工作,被广泛运用于重症监护病房 (ICU)、手术室,以及其他难以使用常规CT设备的场所,可以显著降低搬运及外出对重症患者造成的风险[2-3]。此外,在野战医疗、灾害医疗等特殊场景中,移动CT也能在简陋的条件下更为灵活地运用[4]。正因为移动CT常常被用于ICU或其他开放式的空间内[5],而这些场所往往缺乏像放射科内专有的放射防护条件,移动CT扫描时周围环境的杂散辐射剂量理应受到更多重视。

既往研究的重点主要是测量受检者全身各敏感器官在1次移动CT扫描中所受的辐射剂量,然而关于周围辐射剂量场的测量取点较少或没有进行相关的测量[6-7]。目前,国内外关于此方面的研究较少。本研究旨在对移动CT头部扫描周围辐射剂量场进行测量,并使用Matlab软件将数据转化为剂量分布图进行分析。

材料与方法

1.实验对象:选取四川大学华西医院放射科的一台CareTom移动式多排CT (美国NeuroLogica公司) 作为辐射剂量场测试对象。移动CT结构简易侧视图及俯视图示于图 1,“前”表示扫描时受检者头部进入扫描孔的一端。

图 1 CareTom移动CT简化侧视图和俯视图 A.侧视图;B.俯视图 Figure 1 Side view and vertical view of CareTom mobile CT A. side view; B. vertical view

2.方法:选择一个房间模拟移动CT实际使用的环境,在5 m×5 m×2 m的空间内利用挂钩和细线拉成三维正交网格状,在细线上以50 cm等间距布置TLD (LiF:Mg,Cu,P) 型热释光探测器 (移动CT扫描孔中心布置1个TLD,机器自身所占据的空间内不布置TLD),另选择10个同批次TLD探测器作为本底,在移动CT扫描时先将其密封保存。按照顺序将所有TLD做好编号、记录。房间地面中央画出一块0.7 m×1.3 m的矩形区域,用于放置移动CT。待移动CT与探测器都布置好之后,使用移动CT常用的头部序列 (层厚5 mm,扫描层数16层,120 kV,14 mAs) 进行单次扫描曝光,模拟对患者进行头先进的头部扫描。为了尽量模拟移动CT日常临床工作的状态,测验时将移动CT两侧铅帘打开,与平时使用时的状态相同。扫描完成之后立即将所有细线上的TLD探测器按照编号回收、密封保存,与本底一起交至四川省疾病预防控制中心放射防护实验室,由实验室的专业人员利用热释光读出器进行测定。

3.数据分析:获得所有TLD探测器读数之后,扣除本底计数,依据其编号可得出每个布点位置的剂量。使用Matlab软件,选取具有代表性的中心竖直层面和3个水平层面 (分别距地面0.5、1、1.5 m) 绘制剂量分布伪彩图和等剂量曲线图。

结果

1.剂量整体分布:移动CT扫描孔中心处的辐射剂量为42.075 mGy。周围空间各个测量点TLD探测器最小值为0.001 mGy,最大值为0.255 mGy。

2.中心竖直层面剂量分布:周围辐射剂量场最大剂量点位于1 m高处移动CT正前方距扫描孔中心0.5 m的监测点,为0.255 mGy;最小剂量点位于1 m高处移动CT后方距扫描孔中心2.5 m的监测点,为0.026 mGy。中心竖直层面辐射剂量场的等剂量曲线图见图 2,图中右侧可见一部分高剂量区域,可能是由于屋顶等墙面的反射、散射所致。

图 2 中心竖直层面辐射剂量场等剂量曲线图 Figure 2 Isodose wap of radiation dose field on center vertical plane

3.各水平层面剂量分布:距地面0.5 m的水平层面剂量最大值为0.182 mGy,剂量最小值为0.015 mGy;距地面1 m的水平层面 (中心水平层面) 剂量最大值为0.255 mGy,剂量最小值为0.001 mGy;距地面1.5 m的水平层面剂量最大值为0.168 mGy,剂量最小值为0.017 mGy。各水平层面辐射剂量场的等剂量曲线图示于图 3,图中可见0.5和1 m水平层面的等剂量曲线图分布较为杂乱,且各层面的边缘均有部分高剂量区域,可能是由于地面、墙面及屋顶的反射、散射所致。

图 3 各水平层面辐射剂量场等剂量曲线图 A.距地面0.5 m水平层面;B.距地面1 m水平层面 (中心水平层面);C.距地面1.5 m水平层面 Figure 3 Isodose map of radiation dose field on horizontal plane A. 0.5 m above the ground; B. 1 m above the ground; C. 1.5 m above the ground

讨论

本次实验测得移动CT单次头部序列扫描时CT机扫描孔中心的辐射剂量为42.075 mGy,虽低于现行国家标准规定的CT医疗照射指导水平50 mGy[8],但仍处于较高的水平。这与其他研究者的实验结果相符,可能是由于移动CT扫描孔径较小,X射线管距离受检者更近,且加装了铅帘,受检者头部是在一个狭小而密闭的空间内接受射线照射,因此增加了辐射剂量[9]

从整体上看移动CT的周围辐射散射剂量较低,测量数值分布在0.001~0.255 mGy之间。根据等剂量曲线图,中心竖直层面及中心水平层面的辐射剂量场分布均大致呈从“前”往“后”的倒三角形,即前方的辐射剂量要高于两侧及后方。在中心水平层面上,剂量较高的区域主要分布在左前方45°至右前方45°的90°扇形内。这可能与扫描孔两侧打开的铅帘和孔洞后方的铅帘屏蔽作用有关,导致后方的散射剂量较少。在靠近扫描孔的周围,辐射剂量为0.2~0.25 mGy左右,在距离扫描孔中心1 m远处时,辐射剂量降到0.1 mGy左右。在两侧及后方>2 m时,单次扫描散射的辐射剂量则 < 0.05 mGy。

图 2图 3各层面均在边缘出现了一些高剂量区域,且图 3中的0.5、1.5 m水平层面的剂量分布比中心水平层面显得更为杂乱,这可能是由于墙面、地面、屋顶对射线反射、散射所致。这些反射、散射使得某些远离移动CT中心的测量点剂量反而升高了。

根据本次实验测得的辐射剂量场分布,移动CT扫描时医护人员应尽量站在机架的侧方、后方,并尽量远离2 m以上,则单次头部序列扫描散射线的辐射剂量可降至0.05 mGy以下。如果是在比较狭窄的密闭空间内使用移动CT,还应适当远离墙角、墙面,以减少墙面反射、散射的影响。出于降低医护人员所受散射线剂量的考虑,移动CT应尽量避免在狭窄的空间使用以提供足够的防护距离,并且减少墙面、地面等的反射、散射影响,但实际应用中往往不能提供这种理想的使用环境,无法做到同时远离移动CT和墙面,因此还需要根据实际情况进行取舍。虽然各点测得的单次扫描散射线辐射剂量都不大,最大值仅为0.255 mGy,但考虑到移动CT在ICU和手术室中的使用情况,操作技师和相关科室内的医护人员有可能会长期接触到移动CT扫描时的散射线,因此,仍有必要保证放射工作人员的安全。从伪彩图和等剂量曲线图来看,铅帘能够有效地屏蔽移动CT侧面及后方的散射线,扫描时应按操作规范将铅帘打开。

应尽快制定相应标准,规范移动CT的使用。根据目前我国《医用X射线CT机房的辐射屏蔽规范》的标准[10],固定CT的机房要求:机房外的人员受到照射的年有效剂量 < 0.25 mSv;距机房外表面0.3 m处,空气比释动能率 < 7.5 μGy/h。移动CT由于其使用条件和场所的特殊性,放射防护的标准必定很难达到固定CT的相同要求,并且在一些开放的空间内使用时没有所谓“机房”的概念,相关标准必须单独另行制定。然而,目前我国现行标准缺少对移动CT的屏蔽规范。随着移动CT设备的应用越来越广泛,制定相应的辐射剂量标准势在必行。通过制定相应的标准,使移动CT使用场所规范化,对不达标的要添加相应的放射防护装置;另外,对移动CT的操作技师,以及有可能会经常暴露在辐射散射线下的医护人员也要进行专业的培训,制定标准对其接触移动CT的时间进行限制。

本研究的不足:本研究共测得三维空间内总计597个布点位置的辐射剂量,但限于项目组缺少专业的软件编程人员,尚不能将数据进行三维可视化分析,只能绘制二维平面的等剂量曲线图。因此只选取了竖直中心层面和3个水平层面作分析,数据未能充分利用。期望下一步开展多学科、多专业合作项目来解决此问题。

利益冲突 本研究还接受成都市科技局科技惠民技术研发项目 (2015-HM01-00105-SF) 资助,本研究过程和结果均未受到相关设备、材料、药品企业的影响
作者贡献声明 张金戈负责实验操作、论文撰写;彭婉琳负责数据收集与整理;李真林负责论文撰写指导与修改;夏春潮负责实验设计;蒲进负责数据分析与绘图
参考文献
[1] 李真林, 宋彬. CT、MRI的技术革新及临床应用的方案优化[J]. 四川大学学报 (医学版), 2012, 43 (4): 573-577.
Li ZL, Song B. The technology innovation of and optimization of clinical application for CT and MRI[J]. J Sichuan Univ Med Sci, 2012, 43 (4): 573-577. DOI:10.13464/j.scuxbyxb.2012.04.007.
[2] John S, Stock S, Cerejo R, et al. Brain imaging using mobile CT: current status and future prospects[J]. J Neuroimaging, 2016, 26 (1): 5-15. DOI:10.1111/jon.12319.
[3] 吕斌, 刘静, 田成林, 等. CereTom可移动式CT扫描仪对神经科重症患者的临床价值[J]. 医疗卫生装备, 2015, 36 (5): 73-75, 115.
Lyu B, Liu J, Tian CL, et al. Clinical value of CareTom mobile CT scanner for patients in neurological ICU[J]. Chin Med Eqpt J, 2015, 36 (5): 73-75, 115. DOI:10.7687/j.issn1003-8868.2015.05.073.
[4] 王柏烨, 文翠昆, 叶刚, 等. 移动式CT的临床应用价值[J]. 中国医学装备, 2014, 11 (3): 46-48.
Wang BY, Wen CK, Ye G, et al. The clinical value of mobile CT[J]. China Med Eqpt, 2014, 11 (3): 46-48. DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.03.016.
[5] 张志强, 张强, 吴素芳, 等. 移动式床旁CT-CereTom在手术室中的应用[J]. 中国煤炭工业医学杂志, 2013, 15 (5): 763-765.
Zhang ZQ, Zhang Q, Wu SF, et al. Applications portable beside CT-CareTom in the operating room[J]. Chin J Coal Ind Med, 2013, 15 (5): 763-765. DOI:10.11723/mtgyyx1007-9564201305035.
[6] 杨新芳, 赵进沛, 刘士敏, 等. 一台新型移动式CT的放射防护监督监测[J]. 中国辐射卫生, 2011, 20 (3): 317
Yang XF, Zhao JP, Liu SM, et al. Radiation protection's monitoring of a new type mobile CT[J]. Chin J Radiol Health, 2011, 20 (3): 317 DOI:10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2011.03.012.
[7] 杨新芳, 赵进沛, 段闽江, 等. 移动CT与普通CT扫描致受检者敏感器官剂量及辐射场分布比较[J]. 中国辐射卫生, 2012, 21 (3): 281-282.
Yang XF, Zhao JP, Duan MJ, et al. The comparison of mobile CT and normal CT in sensitive organs' dose and radiation field[J]. Chin J Radiol Health, 2012, 21 (3): 281-282. DOI:10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2012.03.034.
[8] 国家质量监督检验检疫总局. GBZ 165-2012 X射线计算机断层摄影放射防护要求[S]. 北京: 中国标准出版社, 2013.
General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People's Republic of China. GBZ 165-2012 Radiological protection requirements for X-ray computed tomography [S]. Beijing: Standards Press of China, 2013.
[9] 杨新芳, 张强, 赵进沛, 等. 移动CT扫描受检者敏感器官体表辐射剂量及辐射场分布与防护措施的研究[J]. 解放军医药杂志, 2012, 24 (7): 32-34.
Yang XF, Zhang Q, Zhao JP, et al. Study on radiation dosage, distribution and protection measures of subjects' body surface at sensitive organs by mobile CT scanning[J]. Med Pharm J Chin PLA, 2012, 24 (7): 32-34. DOI:10.3969/j.issn.2095-140X.2012.07.012.
[10] 国家质量监督检验检疫总局. GBZ/T 180-2006医用X射线CT机房的辐射屏蔽规范[S]. 北京: 中国标准出版社, 2007.
General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People's Republic of China. GBZ/T 180-2006 Radiation shielding specification for room of medical X-ray CT scanner [S]. Beijing: Standards Press of China, 2007.